フレキシブルマルチバンドマルチトラフィック光OFDMネットワーク
【課題】複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法を提供する。
【解決手段】方法は、光直交周波数分割多重信号を電気的ドメインにダウンコンバートし、電気信号を得ることを含む。方法は加えて、電気的直交周波数分割多重信号をフィルタリングし、複数のトラフィックの第1を含む電気信号の第1の部分を得て、第1の並列プロセッサで電気信号の第1の部分を前処理することを含む。方法は加えて、複数のトラフィックの第2を含む電気信号の第2の部分を得て、第2の並列プロセッサで電気信号の第2の部分を前処理することを含む。方法はさらに、前処理された電気信号の第1の部分と前処理された電気信号の第2の部分を結合して結合された電気信号を生成することと、結合された電気信号を復調することを含む。
【解決手段】方法は、光直交周波数分割多重信号を電気的ドメインにダウンコンバートし、電気信号を得ることを含む。方法は加えて、電気的直交周波数分割多重信号をフィルタリングし、複数のトラフィックの第1を含む電気信号の第1の部分を得て、第1の並列プロセッサで電気信号の第1の部分を前処理することを含む。方法は加えて、複数のトラフィックの第2を含む電気信号の第2の部分を得て、第2の並列プロセッサで電気信号の第2の部分を前処理することを含む。方法はさらに、前処理された電気信号の第1の部分と前処理された電気信号の第2の部分を結合して結合された電気信号を生成することと、結合された電気信号を復調することを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全般的には光ネットワークの分野に関わり、特にフレキシブルマルチバンドマルチトラフィック光直交周波数分割多重ネットワークに関わる。
【背景技術】
【0002】
通信ネットワークは、ノードが他のノードと通信することを許容する。通信ネットワークは、以下の一つ以上の全てまたは一部を含み得る、すなわち、公衆電話交換回線網(PSTN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、都市規模ネットワーク(MAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、パブリックなまたはプライベートなデータネットワーク、インターネット、有線または無線ネットワーク、企業内イントラネット、他の適切な通信リンクなどの、ローカル、地域、もしくはグローバル通信またはコンピュータネットワーク、または前者のいずれかの任意の組み合わせの一つ以上の全てまたは一部を含み得る。通信ネットワークは、光伝送ネットワーク(OTN)を含み得る。
【0003】
情報は、情報を波長にエンコードするために光の一つ以上の波長の変調によって光ネットワーク通じて送信され、受信され得る。光ネットワーキングではまた、光の波長はチャンネルと呼ばれ得る。各チャンネルは、光ネットワークを介して特定の量の情報を伝達するように構成され得る。
【0004】
光ネットワークの情報伝達能力を増加させるために、複数のチャンネルで伝達される複数の信号は、単一の光信号に結合され得る。単一の光信号の複数のチャンネルで情報を通信するプロセスは、光学では波長分割多重(WDM)と呼ばれる。WDMのある形式を除けば、光ネットワークのバンド幅は、単に一つの波長のビットレートに限られることがある。より広いバンド幅では、光ネットワークはより多くの量の情報を送達することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数のトラフィックストリームの伝達は、個々のトラフィックバンド幅がネットワーク中の送信器および受信器のバンド幅より小さいとき、ネットワークリソースの非有効的な使用をもたらし得る。その場合、各送信器および受信器は、過剰な、未使用のバンド幅を有するだろう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の幾つかの実施形態にしたがうと、複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法が開示される。方法はさらに、光直交周波数分割多重信号を電気的ドメインにダウンコンバートし、電気信号を取得することを含む。方法は加えて、電気的直交周波数分割多重信号をフィルタリングし、複数のトラフィックの第1を含む電気信号の第1の部分を取得し、第1の並列プロセッサで電気信号の第1の部分を前処理することを含む。方法は加えて、電気的直交周波数分割多重信号をフィルタリングし、複数のトラフィックの第2を含む電気信号の第2の部分を取得し、第2の並列プロセッサで電気信号の第2の部分を前処理することを含む。方法はさらに、電気信号の前処理された第1の部分と電気信号の前処理された第2の部分を結合して結合された電気信号を生成することと、結合された電気信号を復調することを含む。方法は、遅れて到達しているトラフィックは前に到達しているトラフィックの受信および/または処理を中断しないことを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本発明、ならびにその特徴および利点のより完全な理解のために、ここで添付の図面に関連してなされる以下の記載の参照を行う。
【図1】図1は、通信ネットワークの単純化された図である。
【図2】図2は、通信ネットワークでの信号の送信および受信を示している。
【図3A】図3Aは、本開示の実施形態にしたがう一送信器による複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図3B】図3Bは、本開示の実施形態にしたがう一送信器による複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図4A】図4Aは、本開示の実施形態にしたがう一受信器による複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図4B】図4Bは、本開示の実施形態にしたがう一受信器による複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図5A】図5Aは、本開示の実施形態にしたがう複数の送信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図5B】図5Bは、本開示の実施形態にしたがう複数の送信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図6A】図6Aは、本開示の実施形態にしたがう複数の受信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図6B】図6Bは、本開示の実施形態にしたがう複数の受信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図7】図7は、本開示の実施形態にしたがう一受信器で複数の光直交周波数分割多重信号を受信し処理するための装置を示すブロック図である。
【図8】図8は、本開示の実施形態にしたがう一受信器で複数の光直交周波数分割多重信号を受信し処理するための手順を示すフローチャートである。
【図9】図9は、複数の光直交周波数分割多重信号のシンボル同期を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1は、通信ネットワーク1の単純化された図である。通信ネットワークは、ノード10およびネットワーク1内でノード10間の通信を容易にするリンク12を含み得る。通信ネットワークは、以下の一つ以上の全てまたは一部を含み得る、すなわち、公衆電話交換回線網(PSTN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、都市規模ネットワーク(MAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、パブリックなまたはプライベートなデータネットワーク、インターネット、有線または無線ネットワーク、企業内イントラネット、他の適切な通信リンクなどの、ローカル、地域、もしくはグローバル通信またはコンピュータネットワーク、または前者のいずれかの任意の組み合わせの一つ以上の全てまたは一部を含み得る。
【0009】
幾つかの実施形態では、通信ネットワーク1は、光伝送ネットワーク(OTN)のような光ネットワークを含み得る。トラフィックはITU G.709のような様々なプロトコルにしたがってOTN内のノード10間に送信され得る。ノード10は、データパケットまたは光伝送ユニット(OTU)フレームとして知られているフレームでトラフィックを送信し得る。ノード10は、例えば、コアOTN中のセントラルオフィス(CO)であり得る。
【0010】
ノード10は、一般にノード10に光信号を送信し、光信号を受信し、隣接ノード10間に光信号を渡す(パスする)ことを許容する光ネットワーキング機器および電気回路を含むであろう。そのような機器および回路は、例えば、一つ以上の受信器、送信器、ならびに光および電気スイッチを、電気信号を処理するために必要なエレクトロニクスと共に含み得る。
【0011】
ノード10に含まれ得る光スイッチの例は波長選択スイッチ(WSS)である。WSSは、たとえば、送信ノード、受信ノードおよび中間ノードに備わっていてもよい。送信ノードのWSSは、送信器から入力トラフィックを得て、それをネットワークを介してトラフィックのルートで次のノードに向け得る。中間ノードのWSSは、入ってくるトラフィックをトラフィックのルートで次のノードに向け得る。受信モードでは、WSSは、入ってくるトラフィックを受信器にルーティングし得る。
【0012】
リンク12は、2つの隣接ノード10の間の通信接続を記述し得る。リンク12は、隣接ノード間の物理的または論理的接続であり得る。物理的リンクは、光ファイバ、T1ケーブル、WiFi信号、Bluetooth信号または任意の他の適切なメディアなど、隣接ノード10を互いに接続する伝達メディアを含み得る。
【0013】
トラフィックは、通信ネットワーク内で送信されたり、格納されたり、またはソートされる情報であり得る。そのようなトラフィックは、音声、ビデオ、文字、または任意の他の適切なデータをエンコードするように構成された光または電気信号の方法によって通信され得る。データはまた、リアルタイムまたは非リアルタイムであり得る。トラフィックは、限定されないが、オープンソースインターコネクションn(OSI)標準およびインターネットプロトコル(IP)を含む任意の適切な通信プロトコルを介して通信され得る。加えて、トラフィックは、それに限定されないが、フレーム、パケット、または非構造化ビットストリームで構造化されることを含む任意の適当な方法で構造化されても良い。
【0014】
トラフィックは、光の一つ以上の波長の変調により情報を波長でエンコードするために、ネットワーク1を介して送信され受信され得る。光ネットワーキングでは、光の波長はまたチャンネルと呼ばれ得る。各チャンネルは、ネットワーク1を介してある量の情報を伝達するように構成され得る。
【0015】
通信ネットワーク1の情報伝達能力を増やすために、複数のチャンネルで伝達される複数の信号は、単一の光信号に結合され得る。単一の光信号の複数のチャンネルにおいて情報を通信する処理は、光学では波長分割多重(WDM)と呼ばれている。WDMのある形式を除けば、光ネットワーク中のバンド幅は唯一つの波長のビットレートに限られることがある。より広いバンド幅では、光ネットワークはより大量の情報を伝達することが可能である。
【0016】
通信ネットワーク1は、直交周波数分割多重(OFDM)として知られ、一つ以上のチャンネルであって、各々は複数の直交するサブキャリア周波数を有するチャンネルでトラフィックを通信する、WDMの特定の変形例を利用する。OFDMは、無線通信において、光ネットワークにおける場合と同様に用いられ得る。光OFDMの一例は、W.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:theory and design”、Optics Express、vol.16、no.2、2008年1月21日に、記載されているコヒーレント光OFDM(“CO−OFDM”)である。光OFDMは、WDMに対する他の方法より多くの利点を有している。たとえば、光OFDMシステムでは、伝達システムの色分散および偏波モード分散が見積もられ、緩和され得る。さらに、光OFDMは、他のWDM法に比べて高い光スペクトル効率をもたらし、必要な電気的ドメインバンド幅を減らし、そして有効な高速フーリエ変換(FFT)および逆高速フーリエ変換(IFFT)アルゴリズムの信号処理での使用を許容する。最後に、OFDM信号は、ガードインターバルおよびサイクリックプレフィックスを含むので、OFDMは分散の効果に、高い抵抗力がある。
【0017】
W.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:theory and design”、Optics Express、vol.16、no.2、2008年1月21日の中で議論されているように、光OFDMネットワークは、一般に、少なくとも5つの機能ブロックを含むと理解され得る。すなわち、(1)高周波(RF)OFDM送信器、(2)RF−光アップコンバータ、(3)光チャンネル、(4)光−RFダウンコンバータ、および(5)RF受信器である。ブロック(1)および(2)を含む光OFDM送信器は、入力電気的OFDM信号を光チャンネルで送信するために光OFDM信号に変換する。ブロック(4)および(5)を含む光OFDM受信器は、光チャンネルから入力光OFDM信号を受信し、信号を電気的OFDM信号に変換する。
【0018】
図2は、通信ネットワーク1にわたる信号の送信および受信を示している。ノード10aに備えられる光送信器22aは、トラフィックAを含む光信号をノード10aからノード10bに送信し、該信号は光受信器24aにより受信される。同様に、ノード10aに備えられる光送信器22bは、トラフィックBを含む光信号をノード10aから、ノード10cを介してノード10dに送信し、該信号は受信器24bにより受信される。
【0019】
図2に示されている送信は、もし、たとえばトラフィックAとBの集合(Collective)バンド幅が送信器のバンド幅より小さいなら、ネットワークリソースの非効果的な利用をもたらし得る。この場合、送信器22aおよび22bのそれぞれは、過剰で未使用のバンド幅を有する。もし、トラフィックAとBの結合されたバンド幅が送信器22aおよび22bのいずれかによって提供されるバンド幅以下であれば、一つだけの送信器をトラフィックAとBの両方を送信するために用いることが有利であろう。
【0020】
光OFDMは、単一の送信器または受信器を用いて複数のトラフィックを送信または受信するための一方法を提供する。いままで、幾つかの技術的障害が、光OFDM送信器および受信器を複数のトラフィックを光ネットワーク中の別の位置に送信するまたは光ネットワーク中の別の位置から受信するために有効に利用することを妨げてきた。これらの技術的困難は、たとえば、WSSフィルタおよび送信器レーザで、中心周波数がドリフトする傾向を含む。このドリフトは、部分的には光領域で重要であり、ギガヘルツのオーダーであり得る。加えて、WSSフィルタ特性は典型的には、ステップ関数的に落ちずに、その代わりに、バンドカットオフ周波数で有限の傾きを示す。
【0021】
図3aおよび3bは、本開示の実施形態にしたがう一送信器による複数のトラフィックを含む光OFDM信号の送信を示している。図3aは、上述の技術的困難を克服する、マルチバンド、マルチトラフィック光OFDM送信器30aを示している。OFDM送信器30aは、トラフィックCおよびトラフィックDを含む光OFDM信号を送信することが可能であり、よって、ネットワークリソースのより有効な利用を可能とする。トラフィックCおよびトラフィックDを含む光OFDM信号は、トラフィックCおよびトラフィックDを含む入力RF領域OFDM信号を適切な光周波数にアップコンバートすることにより生成され得る。ノード10aに備えられる送信器30aは、トラフィックCをノード10bに備えられる受信器32aに送信する。トラフィックCを送信する一方、送信器30aはまた、トラフィックDをノード10dに備えられる受信機32bに送信する。送信器30aは、トラフィックCとトラフィックDの両方を含む光信号を送信することができるので、トラフィックDの別の送信器への割り当ては不必要である。結果として、ネットワークリソースは、より有効的に割り振られる。
【0022】
図3bはさらに、トラフィックCのバンド幅34aとトラフィックDのバンド幅34bはそれぞれ、送信器30aのバンド幅38aより小さいことを示している。別の言葉では、トラフィックCとトラフィックDはそれぞれ、送信器30aの部分的なバンド幅しか使わない。加えて、トラフィックCとトラフィックDの集合バンド幅と適切なガードバンド39aの和は、送信器30aのバンド幅38a内にある。特定の実施形態では、ガードバンド39aは、送信器レーザとネットワーク中で用いられるWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36aおよび36bの遷移幅の2倍の和より大きい。ガードバンド39aは、OFDM送信器で対応するサブキャリアチャンネルデータをゼロで埋めることにより得られても良い。
【0023】
図4aおよび4bは、本開示の実施形態にしたがう一受信器32cによる複数の光OFDM信号の受信を示している。図4aは、光ネットワーク中の異なる場所から複数のトラフィックを受信することに関連する上述の技術的困難を克服する、マルチバンド、マルチトラフィック光OFDM受信器32cを示している。ノード10aに備えられる受信器32cは、ノード10bに備えられている送信器30bからトラフィックEを含む光OFDM信号を受信する。トラフィックEを受信する一方、受信器32cはまた、ノード10dに備えられている送信器38bからトラフィックFを含む光OFDM信号を受信する。受信器32cはトラフィックEとトラフィックFの両方を受信することができるので、トラフィックFの別の受信器への割り当ては不必要である。よって、複数のトラフィックを受信する受信器32cの能力は、ネットワークリソースのより有効な利用を許容する。
【0024】
図4bはさらに、トラフィックEのバンド幅34cとトラフィックFのバンド幅34dはそれぞれ、受信器30cのバンド幅38bより小さいことを示している。別の言葉では、トラフィックEとトラフィックFはそれぞれ、受信器30cの部分的なバンド幅しか使わない。加えて、トラフィックEとFの集合バンド幅と適切なガードバンド39bの和は、受信機32cのバンド幅38b内にある。
【0025】
ガードバンドは、バンド間の線形クロストークは限定されるまたは無視できることを保証し、よって新しい信号トラフィックは既存のトラフィックの受信を中断させないように受信器32cを設計することを可能とする。上述のように、ガードバンド39bは典型的には、送信器レーザとWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36cおよび36dの遷移幅の2倍の和より大きい。
【0026】
幾つかの状況では、図4aおよび4bに示されているトラフィックEおよびトラフィックFの間の直交性およびシンボル同期は、光領域では保証されないことがある。しかしながら、ガードバンド39bが含まれているがゆえに、トラフィックEおよびトラフィックFは、たとえば、電気的フィルタを用いることによって、電気的領域で分離可能であり得る。周波数ドリフトゆえに、トラフィックEおよびトラフィックFは、光領域からダウンコンバージョン後、電気的領域では直交しないことがある。図7および8に関してさらに詳細に記載するように、プリプロセッサは、たとえば、周波数オフセットを補償すること、およびトラフィックEおよびトラフィックFの間のシンボル同期を実現することによって、電気的領域でトラフィックEおよびトラフィックFを互いに直交させるために用いられ得る。トラフィックEおよびトラフィックFを含む電気信号は、次に結合され、離散フーリエ変換(DFT)に基づく信号処理によりデマルチプレックス(多重分離化)され得る。
【0027】
受信では、トラフィックEおよびトラフィックFを含む光信号は、偏波状態で相対的差異を示し得る。偏波状態の差異は、たとえば、信号は異なる送信器から発生し、ネットワーク中を異なる経路をとるという事実によることがある。トラフィックEおよびトラフィックFを含む光信号間の偏波状態の相対的差異は、OFDMの目的の直交性に影響しない。よって、偏波デマルチプレクシングは、複数のバンドまたは複数のサブキャリアチャンネルで別々に処理され得る。
【0028】
加えて、バンド幅あたりの信号電力は、光領域で均一化され得る。たとえば、トラフィックEおよびトラフィックFを含む光信号が、異なる送信電力および損失を被るような状況では、各バンドにはWSSフィルタで加えられる異なる減衰が掛けられる。
【0029】
図5aおよび5bは、本開示の実施形態にしたがう複数の送信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【0030】
図5aは、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光OFDM信号を、ノード10bおよび10dに備えられる複数の受信器32d、32e、および32fに送信するために用いられる単一のOFDM送信器を示している。この実施形態では、トラフィックGのバンド幅は、ノード10aの送信器30dまたは30eのいずれかのバンド幅より大きい。もし送信器30dおよび30eが位相および周波数ロックのキャリアを用い、同期されたクロックを有し、同一のシンボルタイミングを有するなら、スーパーチャンネルが生成され得る。その場合、送信器30dおよび30eはともに、個々の送信器バンド幅より大きいバンド幅を有するトラフィックGを含むスーパーチャンネル信号の部分を送信するために用いられる。トラフィックGは、ノード10bに備えられる受信器32dおよび32eにより受信される。トラフィックGの部分を送信する一方、送信器30eはまた、ノード10dに備えられる受信器32fにトラフィックHを送信する。
【0031】
図5bはさらに、トラフィックGのバンド幅34eであって、送信器30dおよび30eのそれぞれのバンド幅38cおよび38dより大きいバンド幅を示している。トラフィックGを含むスーパーチャンネル信号の送信に合うように、トラフィックGのバンド幅34eは、一つより多くの送信器にわたるように割り当てられ得る。図5aおよび5bの実施形態では、送信器30dは、トラフィックGにその全バンド幅を提供する。トラフィックGの残りは送信器30eにより送信される。トラフィックGのこの部分は、送信器30eの全バンド幅を使い切ることはないので、送信器30eはまた、トラフィックHであって、バンド幅34fを有し、送信器30eの一部のバンド幅のみを要求するトラフィックを送信し得る。トラフィックGとトラフィックHの集合バンド幅と適切なガードバンド39cの和は、送信器30dおよび30eの結合されたバンド幅38cおよび38dの内部にある。上で述べたように、ガードバンド39cの幅は典型的には、送信器レーザとネットワーク中で用いられるWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36eおよび36fの遷移幅の2倍の和より大きい。
【0032】
図5aのシステムは、本開示の多くの利点を示している。送信器30eは複数のトラフィックを送信し、よってネットワークリソース割り当ての効率を改善する。さらに、送信器30dと30eはともに、トラフィックGを含むスーパーチャンネル信号を送信する。スーパーチャンネル信号は2つ以上の送信器にわたり割り当てられ得るので、ネットワークは任意の単一の送信器のバンド幅より大きいバンド幅のトラフィックを送信し得る。
【0033】
図6aと6bは、本開示の実施形態にしたがう複数の受信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光OFDM信号の受信を示している。
【0034】
図6aは、ノード10bおよび10dに備えられる複数の送信器30f、30g、および30hから、トラフィックJを含む一つのスーパーチャンネル信号を含む、複数の信号を受信するために用いられる、複数のマルチバンド、マルチトラフィック光OFDM受信器32gおよび32hを示している。この例では、送信器30fおよび30gにより送信されるトラフィックJのバンド幅は、受信器32gまたは32hのいずれかのバンド幅より大きい。もし受信器32gおよび32h中の局所振動の相対的周波数差は分かっているかまたは、代替として、もし受信器32gおよび32h中の局所振動がロックされた周波数であるなら、スーパーチャンネル信号は受信され得る。受信器32gおよび32hはそれぞれ、トラフィックJの部分を受信し得る。トラフィックJの部分を受信する一方、受信器32hはまた、ノード10dに備えられる送信器30hからトラフィックKを受信する。上述のように、ガードバンド39dは典型的には、送信器レーザとWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36gおよび36hの遷移幅の2倍の和より大きい。
【0035】
さらに図6bに示されているように、トラフィックJのバンド幅34gは、受信器32gおよび32hそれぞれのバンド幅38eおよび38fより大きい。トラフィックJを含むスーパーチャンネル信号の受信に合うように、トラフィックJのバンド幅34gは、一つ以上の受信器にわたり割り当てられ得る。図6aおよび6bの例では、受信機32gは、その全バンド幅をトラフィックJに提供する。トラフィックJのバンド幅34gの残りは、受信器32hに割り当てられる。トラフィックJのこの部分は受信器32hの全バンド幅を使い切らないので、受信器32hはまた、バンド幅34hを有し、受信器32hのバンド幅の一部のみを要求するトラフィックKを受信し得る。
【0036】
トラフィックJとトラフィックKの集合バンド幅と適切なガードバンド39dの和は、受信器32gと32hの結合されたバンド幅内にある。図6bに示されているように、受信器バンド幅38eと38fのエッジは重なる(overlap)ことがあり得る。幾つかの状況では、受信器の周波数特性のロールオフのため、受信器の電気的バンド幅のエッジのサブキャリアチャンネルの信号ノイズ比(SNR)は悪い。OFDMサブチャンネルの減衰は一般にサブチャンネル間の直交性に影響を与えないので、この悪いSNRは一般にOFDM中のサブチャンネル間にチャンネルクロストークを導入しないであろう。事実、受信器バンド幅38eおよび38fの重なりは、バンド幅重なり内に位置するサブキャリアチャンネル中のデータに関する冗長情報を与え、よってバンド幅重なり内に位置するサブキャリアチャンネル中のデータのデータを復元することを容易にする。
【0037】
図6aに示されている受信器は、図5aの送信器によって提供される利点と同様の利点を与える。たとえば、図6aの受信器はネットワークリソース割り当ての効率を改善する。
【0038】
図7は、本開示の実施形態にしたがう一受信器32で複数の光OFDM信号を受信し処理するための装置を示すブロック図である。複数のトラフィックを受信し得る受信器32は、図6aに関して記載された受信器の例である。受信器32はコヒーレント検知器706、プリプロセッサ710、オンオフモジュール724aおよび724b、結合器726、信号プロセッサ728、均一化およびキャリア位相復元モジュール730を含む。
【0039】
到達する光OFDM信号704は、ガードバンドGBで分離されるトラフィックバンドAおよびBを含む、光スペクトル702を有する。コヒーレント検知器706は、光信号704を受信し、それを電気的領域に変換する。検知器706から出力される信号は、別々のトラフィックバンドAおよびBを保持し、同位相(in−phase)(すなわち“I”)成分および直交(quadrature)(すなわち“Q”)成分を有する複素信号の形態を取り得るRFスペクトル特性708を有する。コヒーレント検知器706は、直接ダウンコンバージョンアーキテクチャを用いても良い。たとえば、コヒーレント検知器706は、局所振動レーザ、バランスした受信器の2つのペア、およびI/Q検知を行うための光90°混合を用い得る。コヒーレント検知器706は、代替的に中間ダウンコンバージョンアーキテクチャを用いても良い。たてえば、コヒーレント検知器706は、まず光信号を中間周波数に変換し、そして次に電気的領域でI/Q検知を行う。これらの方法は、W.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:theory and design”、Optics Express、vol.16、no.2、2008年1月21日およびW.ShiehとC.Athaudageによる“Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing”、ELectronics Letters、vol.42、no.10、2006年5月11日に記載されている。
【0040】
信号は次に複数の並列プリプロセッサ712aおよび712bを含むプリプロセッサ710に通信される。並列プリプロセッサ712aは、適合フィルタ714a、周波数オフセット補正モジュール716a、および可変遅延シンボル同期モジュール718aを含む。同様に、並列プリプロセッサ712bは、適合フィルタ714b、周波数オフセット補正モジュール716b、および可変遅延シンボル同期モジュール718bを含む。
【0041】
適合フィルタ714aは、トラフィックAは通過し、他の信号バンドは受け付けないように調整する。適合フィルタ714aは、高周波数および低周波数カットオフが適合的に調整可能であるパスバンドフィルタとして機能し得る。たとえば、適合フィルタ714aは、デジタル信号プロセッサに実装されえて、フィルタ応答関数を最小二乗平均または再帰最小二乗などの実装に基づいて調整するために、エラーまたはコスト関数の形式でフィードバックを使用し得る。トラフィックAを含む電気信号は次に、送信器レーザと局所振動レーザの間の周波数ミスマッチによる周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正モジュール716aに送られる。そのようなオフセットは、たとえば、レーザ周波数のランダムドリフトによるものであり得る。周波数オフセットは、たとえば、キャリア周波数に関する情報を含むパイロット音を送信することによって補償され得る。パイロット音の受信された周波数を既知のキャリア周波数と比べて、周波数差Δf(受信された周波数が既知のキャリア周波数を超えた量)を決定すること、および受信された信号に指数関数exp(−2πiΔf)を乗ずることによって、周波数オフセット補正モジュール716aは、周波数ドリフトを補償し得る。周波数オフセット補正モジュール716aは代替として、学習(training)信号または他の適切な方法を利用して、周波数ドリフトを補償し得る。周波数オフセットの補償の後、トラフィックAを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718aに進む。
【0042】
同様に、適合フィルタ714bは、トラフィックBは通過し、他の信号バンドは受け付けないように調整する。適合フィルタ714bは、高周波数および低周波数カットオフが適合的に調整可能であるパスバンドフィルタとして機能し得る。トラフィックBを含む信号は次に、周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正モジュール716bに送られる。周波数オフセットの補償の後、トラフィックBを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718bに進む。
【0043】
可変遅延シンボル同期モジュール718aおよび718bは、後に到達しているトラフィックのOFDMシンボル期間を、受信器に既に存在しているトラフィックのものに同期させるように機能する。トラフィックAのようなトラフィックが、他のトラフィックがそのときには処理されていないときに到達すると、可変遅延シンボル同期モジュール718aは、いつシンボルが開始するかなど、到達したトラフィック中のシンボルタイミングに関する情報を得る。もしトラフィックBが、受信器がまだトラフィックAを含む信号を処理している間、後の時刻に到達するなら、可変遅延シンボル同期モジュール718bは、トラフィックBのシンボルタイミングをトラフィックAのシンボルタイミングに同期させることであろう。この同期は、たとえば、既知のパターンを有する学習信号の送信により行われ得る。学習信号は周期的に送信され、実際のデータに散在させられても良い。可変遅延シンボル同期モジュール718aおよび718bは、受信した学習信号に基づいて相対的遅延がトラフィックAのシンボルタイミングとトラフィックBのシンボルタイミングの間に存在するかどうかを決定し得る。もし相対的遅延が存在するならば、シンボル同期モジュール718aおよび718bは、バッファまたは他の適切な遅延機構を用いることにより一つ以上のトラフィックに適切な遅延を与え、トラフィックのシンボルタイミングを同期し得る。たとえば、もしトラフィックAがトラフィックBより前に到達し、もしシンボル同期モジュール718aおよび718bが、トラフィックAとBのシンボルタイミングの間に相対的遅延が存在すると決定するなら、シンボル同期モジュール718aおよび718bは、そのシンボルタイミングがトラフィックAと揃うまでトラフィックBを遅延し得る。この処理において、トラフィックAはトラフィックBにより中断されないであろう。
【0044】
複数のトラフィックのために単一の送信器または受信器を使うために、異なる方向に出て行くトラフィック間または異なるソースから遣ってくるトラフィック間のクロック同期が必要であり得る。この同期を実現するための一つの可能なアプローチは、クロックをネットワーク中に分配することである。別の可能性は、任意の新しいトラフィックのクロックを、トラフィックが双方向的であると仮定して、所望の送信器/受信器上に存在するトラフィックのクロックに同期させることである。新しいトラフィックは、それが接続を確立しているときに、この目的のための同期信号を使用し得る。この場合、他のトラフィックに使われるトランスポンダ間の新しいトラフィックは、該トランスポンダが異なるクロックを参照するならば、確立されない。そして新しいトラフィックは、他の利用可能な送信器/受信器を用いて確立され得る。
【0045】
図9は、本開示の実施形態にしたがう複数の光OFDMトラフィックのシンボル同期を示す図である。シンボル同期前には、各々周期902を有するトラフィックA904aおよびトラフィックB906aは、同期されていない。同期後、トラフィック904bおよびトラフィック906bは同期される。
【0046】
図7に戻ると、トラフィックAを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718aからオンオフモジュール724aに進む。オンオフモジュール724aは、動作していない並列プリプロセッサブランチからのノイズがデータを壊すことを防ぐ一方、前処理されたトラフィックが通過することを許容する。オンオフモジュール724aは、多くの可能な方法の一つで実装され得る。たとえば、オンオフモジュール724aは、“ゼロによる乗算(multiplied by zero)”操作としてデジタルでは実装され得る。この例では、オンオフモジュール724aは、プリプロセッサ712aが活発にトラフィックを処理していないときには、プリプロセッササ712aから出力される任意のデータにゼロを乗算するだろうし、プリプロセッサ712aが活発にトラフィックを処理しているときには、プリプロセッササ712aから出力されるデータは変更しないであろう。代替的に、オンオフモジュール724aは、アナログスイッチとして実装され得る。オンオフモジュール724aの機能は、動作していない並列プリプロセッサブランチからのノーズをフィルタリングすることによって代替的に実装され得る。同様に、トラフィックBを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718bからオンオフモジュール724bに進む。
【0047】
結合器726は次に、オンオフモジュール724aおよび724bの出力を結合する。結合器726は、たとえば、加算器の形態を取り得て、デジタル方式でまたはアナログ回路で実装され得る。結合器726から出力される結合された信号は、プロセッサ728に通信される。
【0048】
プロセッサ728は、信号をシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換すること、OFDMサイクリックプリフィックスを除去すること、および信号を離散フーリエ変換(DFT)を用いて復調すること、を含む他の処理ステップを事項する。復調は高速フーリエ変換(FFT)のような高速アルゴリズムに使用により為され得る。OFDM信号は効果的な高速フーリエ変換アルゴリズムを介して復調され得るので、それらの使用は実質的に、他の信号復調の形式に比べ信号処理スピードを増加させる。
【0049】
プロセッサ728による処理を行った後、信号は均一化およびキャリア位相復元(“CPR”)モジュール730に進む。均一化およびCPRモジュール730は、サブキャリア間の相対的位相のずれであって、ネットワーク中の光分散によって引き起こされ得る位相のずれ、およびOFDM信号中の送信およびレーザ位相ノイズを補償する。均一化およびCPRは、既知の方法であって、それらの幾つかはW.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:has its time come?”、Journal of Optical Networking、vol.7、no.3、234〜255ページ(2008年3月)で議論されている方法によって実行され得る。たとえば、受信したパイロット信号(または一連の周期的に送られたパイロット信号)を送信されたパイロット信号の既知のサブキャリアを比較し、各サブキャリアに対するチャンネル伝達関数を抽出することを含む、ゼロフォーシング推定が、サブキャリア間の相対的位相のずれを補償するために用いられ得る。パイロット音および最大尤度キャリア位相推定が、残りの位相ノイズを補償するために用いられ得る。
【0050】
信号データ732a、732b、および732cは、均一化およびCPRモジュール730から出力される。信号データは、任意の数の既知の変調技術にしたがって変調されたデータを表し得る。この実施形態では、データ732a、732b、および732cは、直角位相振幅変調(“QAM”)技術にしたがって変調されている。
【0051】
図7は、2つの入ってくるトラフィックバンドを受信することおよび処理することが可能な受信器を示しているが、本発明はただ2つのトラフィックバンドに限定されない。当業者は、図7の開示された受信器は2つより多くののトラフィックバンドに拡張可能であることを認識するであろう。
【0052】
図8は、図7の実施形態にしたがう一受信器で複数の光OFDM信号を受信し処理するための手順を示すフローチャートである。ステップ802で、新しい信号トラフィックが受信器に到達する。新しい信号トラフィックは、たとえば、図7に示されている信号トラフィックAであり得る。幾つかの場合では、受信器はステップ802の直前にいかなるトラフィックも処理していなくても良い。ステップ804では、複数の並列プリプロセッサの一つが新しい信号トラフィックに割り当てられる。ステップ806では、割り当てられたプリプロセッサの適合フィルタがトラフィックに対して最適化される。最適化は、フィルタのパスバンドを、割り当てられたトラフィックの信号バンドを通過させる一方、他のバンドは退けることを許容するように設定することを含み得る。
【0053】
ステップ808では、割り当てられたトラフィックAを含む信号の周波数オフセットを補償する。周波数オフセットは、送信器レーザおよび局所振動レーザのランダムな周波数ドリフトにより引き起こされ得る。既知の方法が、周波数オフセットを補償するために用いられ得る。たとえば、ステップ808は、図7に関連してより詳細に論じられたように、適切なパイロット音の受信によって周波数オフセットを補償し得る。
【0054】
ステップ810では、割り当てられたトラフィックのシンボルタイミングに関する情報が取得される。図7に関連してより詳細に述べられたように、ステップ810はトラフィックのシンボルの開始タイミングに関する情報を取得することを含み得る。これは、たとえば、学習信号の方法により為され得る。
【0055】
ステップ811では、トラフィックAはシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換される。次に、ステップ812で、トラフィックAを含む信号は変調されたキャリア信号からトラフィック情報を抽出するために復調される。復調は離散フーリエ変換(DFT)または特にサイクリックプリフィックスを除去した後の高速フーリエ変換(FFT)の方法により実行され得る。計算上有効的なFFTを用いて信号を復調する能力は、他の多重化技術と比較したときに、OFDMの重要な利点である。
【0056】
814では、均一化およびキャリア位相復元は、図7に関連してより詳細に述べられたように、トラフィックの信号バンドからの並列出力データについて行われる。
【0057】
816では、受信器がトラフィックAを受信していて、処理している時間の間、新しいトラフィックは到達する。この新しいトラフィックは、たとえば、図7に示されている信号トラフィックBに対応しても良い。典型的に、後に到達しているトラフィックの信号バンドは、先に到達しているトラフィックの信号バンドと重ならない。
【0058】
816では、トラフィックBは、現在別のトラフィックを処理していない並列プリプロセッサに割り当てられる。ステップ818および820は、ステップ806および808に類似している。ステップ820では、トラフィックBに割り当てられたプリプロセッサの適合フィルタが、トラフィックに対して最適化される。ステップ822は、トラフィックBを含む信号での周波数オフセットを補償する。
【0059】
ステップ824では、トラフィックBは以前に存在している信号トラフィックに関してシンボル同期化される。図7に関連して記載されたように、シンボル同期化は、学習信号を用いて、トラフィックのそれぞれのシンボルタイミングを決定し得るし、あるトラフィックを他のものに関して遅延させて相対シンボルタイミングを揃えることを含み得る。
【0060】
プリプロセッシング後、ステップ826は稼働中のプリプロセッサからトラフィックAおよびトラフィックBを含む信号を結合する。ステップ826は、デジタル加算操作またはアナログ加算器など、任意の適切な結合器によって実行され得る。ステップ827では、トラフィックはシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換される。次に、ステップ828では、結合された信号は、復調前にパラレルデータに変換される。ステップ812でのように、復調は、サイクリックプリフィックスの除去の後、DFTまたはFFTの方法で実行され得る。
【0061】
830では、均一化およびキャリア位相復元は、結合されたトラフィックの信号バンドからの並列パラレル出力データについて実行される。
【0062】
本開示は、特定の実施形態を用いて記載してきたが、実施形態の変形および入れ替えは当業者には明らかであろう。したがって、実施形態の上の記載は本開示を限定しない。他の変更、代用、および変形が、以下のクレームによって定義されるような、本開示の趣旨および範囲を逸脱せずに可能である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、全般的には光ネットワークの分野に関わり、特にフレキシブルマルチバンドマルチトラフィック光直交周波数分割多重ネットワークに関わる。
【背景技術】
【0002】
通信ネットワークは、ノードが他のノードと通信することを許容する。通信ネットワークは、以下の一つ以上の全てまたは一部を含み得る、すなわち、公衆電話交換回線網(PSTN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、都市規模ネットワーク(MAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、パブリックなまたはプライベートなデータネットワーク、インターネット、有線または無線ネットワーク、企業内イントラネット、他の適切な通信リンクなどの、ローカル、地域、もしくはグローバル通信またはコンピュータネットワーク、または前者のいずれかの任意の組み合わせの一つ以上の全てまたは一部を含み得る。通信ネットワークは、光伝送ネットワーク(OTN)を含み得る。
【0003】
情報は、情報を波長にエンコードするために光の一つ以上の波長の変調によって光ネットワーク通じて送信され、受信され得る。光ネットワーキングではまた、光の波長はチャンネルと呼ばれ得る。各チャンネルは、光ネットワークを介して特定の量の情報を伝達するように構成され得る。
【0004】
光ネットワークの情報伝達能力を増加させるために、複数のチャンネルで伝達される複数の信号は、単一の光信号に結合され得る。単一の光信号の複数のチャンネルで情報を通信するプロセスは、光学では波長分割多重(WDM)と呼ばれる。WDMのある形式を除けば、光ネットワークのバンド幅は、単に一つの波長のビットレートに限られることがある。より広いバンド幅では、光ネットワークはより多くの量の情報を送達することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数のトラフィックストリームの伝達は、個々のトラフィックバンド幅がネットワーク中の送信器および受信器のバンド幅より小さいとき、ネットワークリソースの非有効的な使用をもたらし得る。その場合、各送信器および受信器は、過剰な、未使用のバンド幅を有するだろう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の幾つかの実施形態にしたがうと、複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法が開示される。方法はさらに、光直交周波数分割多重信号を電気的ドメインにダウンコンバートし、電気信号を取得することを含む。方法は加えて、電気的直交周波数分割多重信号をフィルタリングし、複数のトラフィックの第1を含む電気信号の第1の部分を取得し、第1の並列プロセッサで電気信号の第1の部分を前処理することを含む。方法は加えて、電気的直交周波数分割多重信号をフィルタリングし、複数のトラフィックの第2を含む電気信号の第2の部分を取得し、第2の並列プロセッサで電気信号の第2の部分を前処理することを含む。方法はさらに、電気信号の前処理された第1の部分と電気信号の前処理された第2の部分を結合して結合された電気信号を生成することと、結合された電気信号を復調することを含む。方法は、遅れて到達しているトラフィックは前に到達しているトラフィックの受信および/または処理を中断しないことを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本発明、ならびにその特徴および利点のより完全な理解のために、ここで添付の図面に関連してなされる以下の記載の参照を行う。
【図1】図1は、通信ネットワークの単純化された図である。
【図2】図2は、通信ネットワークでの信号の送信および受信を示している。
【図3A】図3Aは、本開示の実施形態にしたがう一送信器による複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図3B】図3Bは、本開示の実施形態にしたがう一送信器による複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図4A】図4Aは、本開示の実施形態にしたがう一受信器による複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図4B】図4Bは、本開示の実施形態にしたがう一受信器による複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図5A】図5Aは、本開示の実施形態にしたがう複数の送信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図5B】図5Bは、本開示の実施形態にしたがう複数の送信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【図6A】図6Aは、本開示の実施形態にしたがう複数の受信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図6B】図6Bは、本開示の実施形態にしたがう複数の受信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の受信を示している。
【図7】図7は、本開示の実施形態にしたがう一受信器で複数の光直交周波数分割多重信号を受信し処理するための装置を示すブロック図である。
【図8】図8は、本開示の実施形態にしたがう一受信器で複数の光直交周波数分割多重信号を受信し処理するための手順を示すフローチャートである。
【図9】図9は、複数の光直交周波数分割多重信号のシンボル同期を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1は、通信ネットワーク1の単純化された図である。通信ネットワークは、ノード10およびネットワーク1内でノード10間の通信を容易にするリンク12を含み得る。通信ネットワークは、以下の一つ以上の全てまたは一部を含み得る、すなわち、公衆電話交換回線網(PSTN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、都市規模ネットワーク(MAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、パブリックなまたはプライベートなデータネットワーク、インターネット、有線または無線ネットワーク、企業内イントラネット、他の適切な通信リンクなどの、ローカル、地域、もしくはグローバル通信またはコンピュータネットワーク、または前者のいずれかの任意の組み合わせの一つ以上の全てまたは一部を含み得る。
【0009】
幾つかの実施形態では、通信ネットワーク1は、光伝送ネットワーク(OTN)のような光ネットワークを含み得る。トラフィックはITU G.709のような様々なプロトコルにしたがってOTN内のノード10間に送信され得る。ノード10は、データパケットまたは光伝送ユニット(OTU)フレームとして知られているフレームでトラフィックを送信し得る。ノード10は、例えば、コアOTN中のセントラルオフィス(CO)であり得る。
【0010】
ノード10は、一般にノード10に光信号を送信し、光信号を受信し、隣接ノード10間に光信号を渡す(パスする)ことを許容する光ネットワーキング機器および電気回路を含むであろう。そのような機器および回路は、例えば、一つ以上の受信器、送信器、ならびに光および電気スイッチを、電気信号を処理するために必要なエレクトロニクスと共に含み得る。
【0011】
ノード10に含まれ得る光スイッチの例は波長選択スイッチ(WSS)である。WSSは、たとえば、送信ノード、受信ノードおよび中間ノードに備わっていてもよい。送信ノードのWSSは、送信器から入力トラフィックを得て、それをネットワークを介してトラフィックのルートで次のノードに向け得る。中間ノードのWSSは、入ってくるトラフィックをトラフィックのルートで次のノードに向け得る。受信モードでは、WSSは、入ってくるトラフィックを受信器にルーティングし得る。
【0012】
リンク12は、2つの隣接ノード10の間の通信接続を記述し得る。リンク12は、隣接ノード間の物理的または論理的接続であり得る。物理的リンクは、光ファイバ、T1ケーブル、WiFi信号、Bluetooth信号または任意の他の適切なメディアなど、隣接ノード10を互いに接続する伝達メディアを含み得る。
【0013】
トラフィックは、通信ネットワーク内で送信されたり、格納されたり、またはソートされる情報であり得る。そのようなトラフィックは、音声、ビデオ、文字、または任意の他の適切なデータをエンコードするように構成された光または電気信号の方法によって通信され得る。データはまた、リアルタイムまたは非リアルタイムであり得る。トラフィックは、限定されないが、オープンソースインターコネクションn(OSI)標準およびインターネットプロトコル(IP)を含む任意の適切な通信プロトコルを介して通信され得る。加えて、トラフィックは、それに限定されないが、フレーム、パケット、または非構造化ビットストリームで構造化されることを含む任意の適当な方法で構造化されても良い。
【0014】
トラフィックは、光の一つ以上の波長の変調により情報を波長でエンコードするために、ネットワーク1を介して送信され受信され得る。光ネットワーキングでは、光の波長はまたチャンネルと呼ばれ得る。各チャンネルは、ネットワーク1を介してある量の情報を伝達するように構成され得る。
【0015】
通信ネットワーク1の情報伝達能力を増やすために、複数のチャンネルで伝達される複数の信号は、単一の光信号に結合され得る。単一の光信号の複数のチャンネルにおいて情報を通信する処理は、光学では波長分割多重(WDM)と呼ばれている。WDMのある形式を除けば、光ネットワーク中のバンド幅は唯一つの波長のビットレートに限られることがある。より広いバンド幅では、光ネットワークはより大量の情報を伝達することが可能である。
【0016】
通信ネットワーク1は、直交周波数分割多重(OFDM)として知られ、一つ以上のチャンネルであって、各々は複数の直交するサブキャリア周波数を有するチャンネルでトラフィックを通信する、WDMの特定の変形例を利用する。OFDMは、無線通信において、光ネットワークにおける場合と同様に用いられ得る。光OFDMの一例は、W.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:theory and design”、Optics Express、vol.16、no.2、2008年1月21日に、記載されているコヒーレント光OFDM(“CO−OFDM”)である。光OFDMは、WDMに対する他の方法より多くの利点を有している。たとえば、光OFDMシステムでは、伝達システムの色分散および偏波モード分散が見積もられ、緩和され得る。さらに、光OFDMは、他のWDM法に比べて高い光スペクトル効率をもたらし、必要な電気的ドメインバンド幅を減らし、そして有効な高速フーリエ変換(FFT)および逆高速フーリエ変換(IFFT)アルゴリズムの信号処理での使用を許容する。最後に、OFDM信号は、ガードインターバルおよびサイクリックプレフィックスを含むので、OFDMは分散の効果に、高い抵抗力がある。
【0017】
W.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:theory and design”、Optics Express、vol.16、no.2、2008年1月21日の中で議論されているように、光OFDMネットワークは、一般に、少なくとも5つの機能ブロックを含むと理解され得る。すなわち、(1)高周波(RF)OFDM送信器、(2)RF−光アップコンバータ、(3)光チャンネル、(4)光−RFダウンコンバータ、および(5)RF受信器である。ブロック(1)および(2)を含む光OFDM送信器は、入力電気的OFDM信号を光チャンネルで送信するために光OFDM信号に変換する。ブロック(4)および(5)を含む光OFDM受信器は、光チャンネルから入力光OFDM信号を受信し、信号を電気的OFDM信号に変換する。
【0018】
図2は、通信ネットワーク1にわたる信号の送信および受信を示している。ノード10aに備えられる光送信器22aは、トラフィックAを含む光信号をノード10aからノード10bに送信し、該信号は光受信器24aにより受信される。同様に、ノード10aに備えられる光送信器22bは、トラフィックBを含む光信号をノード10aから、ノード10cを介してノード10dに送信し、該信号は受信器24bにより受信される。
【0019】
図2に示されている送信は、もし、たとえばトラフィックAとBの集合(Collective)バンド幅が送信器のバンド幅より小さいなら、ネットワークリソースの非効果的な利用をもたらし得る。この場合、送信器22aおよび22bのそれぞれは、過剰で未使用のバンド幅を有する。もし、トラフィックAとBの結合されたバンド幅が送信器22aおよび22bのいずれかによって提供されるバンド幅以下であれば、一つだけの送信器をトラフィックAとBの両方を送信するために用いることが有利であろう。
【0020】
光OFDMは、単一の送信器または受信器を用いて複数のトラフィックを送信または受信するための一方法を提供する。いままで、幾つかの技術的障害が、光OFDM送信器および受信器を複数のトラフィックを光ネットワーク中の別の位置に送信するまたは光ネットワーク中の別の位置から受信するために有効に利用することを妨げてきた。これらの技術的困難は、たとえば、WSSフィルタおよび送信器レーザで、中心周波数がドリフトする傾向を含む。このドリフトは、部分的には光領域で重要であり、ギガヘルツのオーダーであり得る。加えて、WSSフィルタ特性は典型的には、ステップ関数的に落ちずに、その代わりに、バンドカットオフ周波数で有限の傾きを示す。
【0021】
図3aおよび3bは、本開示の実施形態にしたがう一送信器による複数のトラフィックを含む光OFDM信号の送信を示している。図3aは、上述の技術的困難を克服する、マルチバンド、マルチトラフィック光OFDM送信器30aを示している。OFDM送信器30aは、トラフィックCおよびトラフィックDを含む光OFDM信号を送信することが可能であり、よって、ネットワークリソースのより有効な利用を可能とする。トラフィックCおよびトラフィックDを含む光OFDM信号は、トラフィックCおよびトラフィックDを含む入力RF領域OFDM信号を適切な光周波数にアップコンバートすることにより生成され得る。ノード10aに備えられる送信器30aは、トラフィックCをノード10bに備えられる受信器32aに送信する。トラフィックCを送信する一方、送信器30aはまた、トラフィックDをノード10dに備えられる受信機32bに送信する。送信器30aは、トラフィックCとトラフィックDの両方を含む光信号を送信することができるので、トラフィックDの別の送信器への割り当ては不必要である。結果として、ネットワークリソースは、より有効的に割り振られる。
【0022】
図3bはさらに、トラフィックCのバンド幅34aとトラフィックDのバンド幅34bはそれぞれ、送信器30aのバンド幅38aより小さいことを示している。別の言葉では、トラフィックCとトラフィックDはそれぞれ、送信器30aの部分的なバンド幅しか使わない。加えて、トラフィックCとトラフィックDの集合バンド幅と適切なガードバンド39aの和は、送信器30aのバンド幅38a内にある。特定の実施形態では、ガードバンド39aは、送信器レーザとネットワーク中で用いられるWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36aおよび36bの遷移幅の2倍の和より大きい。ガードバンド39aは、OFDM送信器で対応するサブキャリアチャンネルデータをゼロで埋めることにより得られても良い。
【0023】
図4aおよび4bは、本開示の実施形態にしたがう一受信器32cによる複数の光OFDM信号の受信を示している。図4aは、光ネットワーク中の異なる場所から複数のトラフィックを受信することに関連する上述の技術的困難を克服する、マルチバンド、マルチトラフィック光OFDM受信器32cを示している。ノード10aに備えられる受信器32cは、ノード10bに備えられている送信器30bからトラフィックEを含む光OFDM信号を受信する。トラフィックEを受信する一方、受信器32cはまた、ノード10dに備えられている送信器38bからトラフィックFを含む光OFDM信号を受信する。受信器32cはトラフィックEとトラフィックFの両方を受信することができるので、トラフィックFの別の受信器への割り当ては不必要である。よって、複数のトラフィックを受信する受信器32cの能力は、ネットワークリソースのより有効な利用を許容する。
【0024】
図4bはさらに、トラフィックEのバンド幅34cとトラフィックFのバンド幅34dはそれぞれ、受信器30cのバンド幅38bより小さいことを示している。別の言葉では、トラフィックEとトラフィックFはそれぞれ、受信器30cの部分的なバンド幅しか使わない。加えて、トラフィックEとFの集合バンド幅と適切なガードバンド39bの和は、受信機32cのバンド幅38b内にある。
【0025】
ガードバンドは、バンド間の線形クロストークは限定されるまたは無視できることを保証し、よって新しい信号トラフィックは既存のトラフィックの受信を中断させないように受信器32cを設計することを可能とする。上述のように、ガードバンド39bは典型的には、送信器レーザとWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36cおよび36dの遷移幅の2倍の和より大きい。
【0026】
幾つかの状況では、図4aおよび4bに示されているトラフィックEおよびトラフィックFの間の直交性およびシンボル同期は、光領域では保証されないことがある。しかしながら、ガードバンド39bが含まれているがゆえに、トラフィックEおよびトラフィックFは、たとえば、電気的フィルタを用いることによって、電気的領域で分離可能であり得る。周波数ドリフトゆえに、トラフィックEおよびトラフィックFは、光領域からダウンコンバージョン後、電気的領域では直交しないことがある。図7および8に関してさらに詳細に記載するように、プリプロセッサは、たとえば、周波数オフセットを補償すること、およびトラフィックEおよびトラフィックFの間のシンボル同期を実現することによって、電気的領域でトラフィックEおよびトラフィックFを互いに直交させるために用いられ得る。トラフィックEおよびトラフィックFを含む電気信号は、次に結合され、離散フーリエ変換(DFT)に基づく信号処理によりデマルチプレックス(多重分離化)され得る。
【0027】
受信では、トラフィックEおよびトラフィックFを含む光信号は、偏波状態で相対的差異を示し得る。偏波状態の差異は、たとえば、信号は異なる送信器から発生し、ネットワーク中を異なる経路をとるという事実によることがある。トラフィックEおよびトラフィックFを含む光信号間の偏波状態の相対的差異は、OFDMの目的の直交性に影響しない。よって、偏波デマルチプレクシングは、複数のバンドまたは複数のサブキャリアチャンネルで別々に処理され得る。
【0028】
加えて、バンド幅あたりの信号電力は、光領域で均一化され得る。たとえば、トラフィックEおよびトラフィックFを含む光信号が、異なる送信電力および損失を被るような状況では、各バンドにはWSSフィルタで加えられる異なる減衰が掛けられる。
【0029】
図5aおよび5bは、本開示の実施形態にしたがう複数の送信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光直交周波数分割多重信号の送信を示している。
【0030】
図5aは、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光OFDM信号を、ノード10bおよび10dに備えられる複数の受信器32d、32e、および32fに送信するために用いられる単一のOFDM送信器を示している。この実施形態では、トラフィックGのバンド幅は、ノード10aの送信器30dまたは30eのいずれかのバンド幅より大きい。もし送信器30dおよび30eが位相および周波数ロックのキャリアを用い、同期されたクロックを有し、同一のシンボルタイミングを有するなら、スーパーチャンネルが生成され得る。その場合、送信器30dおよび30eはともに、個々の送信器バンド幅より大きいバンド幅を有するトラフィックGを含むスーパーチャンネル信号の部分を送信するために用いられる。トラフィックGは、ノード10bに備えられる受信器32dおよび32eにより受信される。トラフィックGの部分を送信する一方、送信器30eはまた、ノード10dに備えられる受信器32fにトラフィックHを送信する。
【0031】
図5bはさらに、トラフィックGのバンド幅34eであって、送信器30dおよび30eのそれぞれのバンド幅38cおよび38dより大きいバンド幅を示している。トラフィックGを含むスーパーチャンネル信号の送信に合うように、トラフィックGのバンド幅34eは、一つより多くの送信器にわたるように割り当てられ得る。図5aおよび5bの実施形態では、送信器30dは、トラフィックGにその全バンド幅を提供する。トラフィックGの残りは送信器30eにより送信される。トラフィックGのこの部分は、送信器30eの全バンド幅を使い切ることはないので、送信器30eはまた、トラフィックHであって、バンド幅34fを有し、送信器30eの一部のバンド幅のみを要求するトラフィックを送信し得る。トラフィックGとトラフィックHの集合バンド幅と適切なガードバンド39cの和は、送信器30dおよび30eの結合されたバンド幅38cおよび38dの内部にある。上で述べたように、ガードバンド39cの幅は典型的には、送信器レーザとネットワーク中で用いられるWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36eおよび36fの遷移幅の2倍の和より大きい。
【0032】
図5aのシステムは、本開示の多くの利点を示している。送信器30eは複数のトラフィックを送信し、よってネットワークリソース割り当ての効率を改善する。さらに、送信器30dと30eはともに、トラフィックGを含むスーパーチャンネル信号を送信する。スーパーチャンネル信号は2つ以上の送信器にわたり割り当てられ得るので、ネットワークは任意の単一の送信器のバンド幅より大きいバンド幅のトラフィックを送信し得る。
【0033】
図6aと6bは、本開示の実施形態にしたがう複数の受信器による、少なくとも一つのスーパーチャンネル信号を含む複数の光OFDM信号の受信を示している。
【0034】
図6aは、ノード10bおよび10dに備えられる複数の送信器30f、30g、および30hから、トラフィックJを含む一つのスーパーチャンネル信号を含む、複数の信号を受信するために用いられる、複数のマルチバンド、マルチトラフィック光OFDM受信器32gおよび32hを示している。この例では、送信器30fおよび30gにより送信されるトラフィックJのバンド幅は、受信器32gまたは32hのいずれかのバンド幅より大きい。もし受信器32gおよび32h中の局所振動の相対的周波数差は分かっているかまたは、代替として、もし受信器32gおよび32h中の局所振動がロックされた周波数であるなら、スーパーチャンネル信号は受信され得る。受信器32gおよび32hはそれぞれ、トラフィックJの部分を受信し得る。トラフィックJの部分を受信する一方、受信器32hはまた、ノード10dに備えられる送信器30hからトラフィックKを受信する。上述のように、ガードバンド39dは典型的には、送信器レーザとWSSフィルタのバンド幅の中心の間の最大相対周波数ドリフトと、WSSフィルタ特性36gおよび36hの遷移幅の2倍の和より大きい。
【0035】
さらに図6bに示されているように、トラフィックJのバンド幅34gは、受信器32gおよび32hそれぞれのバンド幅38eおよび38fより大きい。トラフィックJを含むスーパーチャンネル信号の受信に合うように、トラフィックJのバンド幅34gは、一つ以上の受信器にわたり割り当てられ得る。図6aおよび6bの例では、受信機32gは、その全バンド幅をトラフィックJに提供する。トラフィックJのバンド幅34gの残りは、受信器32hに割り当てられる。トラフィックJのこの部分は受信器32hの全バンド幅を使い切らないので、受信器32hはまた、バンド幅34hを有し、受信器32hのバンド幅の一部のみを要求するトラフィックKを受信し得る。
【0036】
トラフィックJとトラフィックKの集合バンド幅と適切なガードバンド39dの和は、受信器32gと32hの結合されたバンド幅内にある。図6bに示されているように、受信器バンド幅38eと38fのエッジは重なる(overlap)ことがあり得る。幾つかの状況では、受信器の周波数特性のロールオフのため、受信器の電気的バンド幅のエッジのサブキャリアチャンネルの信号ノイズ比(SNR)は悪い。OFDMサブチャンネルの減衰は一般にサブチャンネル間の直交性に影響を与えないので、この悪いSNRは一般にOFDM中のサブチャンネル間にチャンネルクロストークを導入しないであろう。事実、受信器バンド幅38eおよび38fの重なりは、バンド幅重なり内に位置するサブキャリアチャンネル中のデータに関する冗長情報を与え、よってバンド幅重なり内に位置するサブキャリアチャンネル中のデータのデータを復元することを容易にする。
【0037】
図6aに示されている受信器は、図5aの送信器によって提供される利点と同様の利点を与える。たとえば、図6aの受信器はネットワークリソース割り当ての効率を改善する。
【0038】
図7は、本開示の実施形態にしたがう一受信器32で複数の光OFDM信号を受信し処理するための装置を示すブロック図である。複数のトラフィックを受信し得る受信器32は、図6aに関して記載された受信器の例である。受信器32はコヒーレント検知器706、プリプロセッサ710、オンオフモジュール724aおよび724b、結合器726、信号プロセッサ728、均一化およびキャリア位相復元モジュール730を含む。
【0039】
到達する光OFDM信号704は、ガードバンドGBで分離されるトラフィックバンドAおよびBを含む、光スペクトル702を有する。コヒーレント検知器706は、光信号704を受信し、それを電気的領域に変換する。検知器706から出力される信号は、別々のトラフィックバンドAおよびBを保持し、同位相(in−phase)(すなわち“I”)成分および直交(quadrature)(すなわち“Q”)成分を有する複素信号の形態を取り得るRFスペクトル特性708を有する。コヒーレント検知器706は、直接ダウンコンバージョンアーキテクチャを用いても良い。たとえば、コヒーレント検知器706は、局所振動レーザ、バランスした受信器の2つのペア、およびI/Q検知を行うための光90°混合を用い得る。コヒーレント検知器706は、代替的に中間ダウンコンバージョンアーキテクチャを用いても良い。たてえば、コヒーレント検知器706は、まず光信号を中間周波数に変換し、そして次に電気的領域でI/Q検知を行う。これらの方法は、W.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:theory and design”、Optics Express、vol.16、no.2、2008年1月21日およびW.ShiehとC.Athaudageによる“Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing”、ELectronics Letters、vol.42、no.10、2006年5月11日に記載されている。
【0040】
信号は次に複数の並列プリプロセッサ712aおよび712bを含むプリプロセッサ710に通信される。並列プリプロセッサ712aは、適合フィルタ714a、周波数オフセット補正モジュール716a、および可変遅延シンボル同期モジュール718aを含む。同様に、並列プリプロセッサ712bは、適合フィルタ714b、周波数オフセット補正モジュール716b、および可変遅延シンボル同期モジュール718bを含む。
【0041】
適合フィルタ714aは、トラフィックAは通過し、他の信号バンドは受け付けないように調整する。適合フィルタ714aは、高周波数および低周波数カットオフが適合的に調整可能であるパスバンドフィルタとして機能し得る。たとえば、適合フィルタ714aは、デジタル信号プロセッサに実装されえて、フィルタ応答関数を最小二乗平均または再帰最小二乗などの実装に基づいて調整するために、エラーまたはコスト関数の形式でフィードバックを使用し得る。トラフィックAを含む電気信号は次に、送信器レーザと局所振動レーザの間の周波数ミスマッチによる周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正モジュール716aに送られる。そのようなオフセットは、たとえば、レーザ周波数のランダムドリフトによるものであり得る。周波数オフセットは、たとえば、キャリア周波数に関する情報を含むパイロット音を送信することによって補償され得る。パイロット音の受信された周波数を既知のキャリア周波数と比べて、周波数差Δf(受信された周波数が既知のキャリア周波数を超えた量)を決定すること、および受信された信号に指数関数exp(−2πiΔf)を乗ずることによって、周波数オフセット補正モジュール716aは、周波数ドリフトを補償し得る。周波数オフセット補正モジュール716aは代替として、学習(training)信号または他の適切な方法を利用して、周波数ドリフトを補償し得る。周波数オフセットの補償の後、トラフィックAを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718aに進む。
【0042】
同様に、適合フィルタ714bは、トラフィックBは通過し、他の信号バンドは受け付けないように調整する。適合フィルタ714bは、高周波数および低周波数カットオフが適合的に調整可能であるパスバンドフィルタとして機能し得る。トラフィックBを含む信号は次に、周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正モジュール716bに送られる。周波数オフセットの補償の後、トラフィックBを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718bに進む。
【0043】
可変遅延シンボル同期モジュール718aおよび718bは、後に到達しているトラフィックのOFDMシンボル期間を、受信器に既に存在しているトラフィックのものに同期させるように機能する。トラフィックAのようなトラフィックが、他のトラフィックがそのときには処理されていないときに到達すると、可変遅延シンボル同期モジュール718aは、いつシンボルが開始するかなど、到達したトラフィック中のシンボルタイミングに関する情報を得る。もしトラフィックBが、受信器がまだトラフィックAを含む信号を処理している間、後の時刻に到達するなら、可変遅延シンボル同期モジュール718bは、トラフィックBのシンボルタイミングをトラフィックAのシンボルタイミングに同期させることであろう。この同期は、たとえば、既知のパターンを有する学習信号の送信により行われ得る。学習信号は周期的に送信され、実際のデータに散在させられても良い。可変遅延シンボル同期モジュール718aおよび718bは、受信した学習信号に基づいて相対的遅延がトラフィックAのシンボルタイミングとトラフィックBのシンボルタイミングの間に存在するかどうかを決定し得る。もし相対的遅延が存在するならば、シンボル同期モジュール718aおよび718bは、バッファまたは他の適切な遅延機構を用いることにより一つ以上のトラフィックに適切な遅延を与え、トラフィックのシンボルタイミングを同期し得る。たとえば、もしトラフィックAがトラフィックBより前に到達し、もしシンボル同期モジュール718aおよび718bが、トラフィックAとBのシンボルタイミングの間に相対的遅延が存在すると決定するなら、シンボル同期モジュール718aおよび718bは、そのシンボルタイミングがトラフィックAと揃うまでトラフィックBを遅延し得る。この処理において、トラフィックAはトラフィックBにより中断されないであろう。
【0044】
複数のトラフィックのために単一の送信器または受信器を使うために、異なる方向に出て行くトラフィック間または異なるソースから遣ってくるトラフィック間のクロック同期が必要であり得る。この同期を実現するための一つの可能なアプローチは、クロックをネットワーク中に分配することである。別の可能性は、任意の新しいトラフィックのクロックを、トラフィックが双方向的であると仮定して、所望の送信器/受信器上に存在するトラフィックのクロックに同期させることである。新しいトラフィックは、それが接続を確立しているときに、この目的のための同期信号を使用し得る。この場合、他のトラフィックに使われるトランスポンダ間の新しいトラフィックは、該トランスポンダが異なるクロックを参照するならば、確立されない。そして新しいトラフィックは、他の利用可能な送信器/受信器を用いて確立され得る。
【0045】
図9は、本開示の実施形態にしたがう複数の光OFDMトラフィックのシンボル同期を示す図である。シンボル同期前には、各々周期902を有するトラフィックA904aおよびトラフィックB906aは、同期されていない。同期後、トラフィック904bおよびトラフィック906bは同期される。
【0046】
図7に戻ると、トラフィックAを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718aからオンオフモジュール724aに進む。オンオフモジュール724aは、動作していない並列プリプロセッサブランチからのノイズがデータを壊すことを防ぐ一方、前処理されたトラフィックが通過することを許容する。オンオフモジュール724aは、多くの可能な方法の一つで実装され得る。たとえば、オンオフモジュール724aは、“ゼロによる乗算(multiplied by zero)”操作としてデジタルでは実装され得る。この例では、オンオフモジュール724aは、プリプロセッサ712aが活発にトラフィックを処理していないときには、プリプロセッササ712aから出力される任意のデータにゼロを乗算するだろうし、プリプロセッサ712aが活発にトラフィックを処理しているときには、プリプロセッササ712aから出力されるデータは変更しないであろう。代替的に、オンオフモジュール724aは、アナログスイッチとして実装され得る。オンオフモジュール724aの機能は、動作していない並列プリプロセッサブランチからのノーズをフィルタリングすることによって代替的に実装され得る。同様に、トラフィックBを含む信号は、可変遅延シンボル同期モジュール718bからオンオフモジュール724bに進む。
【0047】
結合器726は次に、オンオフモジュール724aおよび724bの出力を結合する。結合器726は、たとえば、加算器の形態を取り得て、デジタル方式でまたはアナログ回路で実装され得る。結合器726から出力される結合された信号は、プロセッサ728に通信される。
【0048】
プロセッサ728は、信号をシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換すること、OFDMサイクリックプリフィックスを除去すること、および信号を離散フーリエ変換(DFT)を用いて復調すること、を含む他の処理ステップを事項する。復調は高速フーリエ変換(FFT)のような高速アルゴリズムに使用により為され得る。OFDM信号は効果的な高速フーリエ変換アルゴリズムを介して復調され得るので、それらの使用は実質的に、他の信号復調の形式に比べ信号処理スピードを増加させる。
【0049】
プロセッサ728による処理を行った後、信号は均一化およびキャリア位相復元(“CPR”)モジュール730に進む。均一化およびCPRモジュール730は、サブキャリア間の相対的位相のずれであって、ネットワーク中の光分散によって引き起こされ得る位相のずれ、およびOFDM信号中の送信およびレーザ位相ノイズを補償する。均一化およびCPRは、既知の方法であって、それらの幾つかはW.Shiehらによる“Coherent optical OFDM:has its time come?”、Journal of Optical Networking、vol.7、no.3、234〜255ページ(2008年3月)で議論されている方法によって実行され得る。たとえば、受信したパイロット信号(または一連の周期的に送られたパイロット信号)を送信されたパイロット信号の既知のサブキャリアを比較し、各サブキャリアに対するチャンネル伝達関数を抽出することを含む、ゼロフォーシング推定が、サブキャリア間の相対的位相のずれを補償するために用いられ得る。パイロット音および最大尤度キャリア位相推定が、残りの位相ノイズを補償するために用いられ得る。
【0050】
信号データ732a、732b、および732cは、均一化およびCPRモジュール730から出力される。信号データは、任意の数の既知の変調技術にしたがって変調されたデータを表し得る。この実施形態では、データ732a、732b、および732cは、直角位相振幅変調(“QAM”)技術にしたがって変調されている。
【0051】
図7は、2つの入ってくるトラフィックバンドを受信することおよび処理することが可能な受信器を示しているが、本発明はただ2つのトラフィックバンドに限定されない。当業者は、図7の開示された受信器は2つより多くののトラフィックバンドに拡張可能であることを認識するであろう。
【0052】
図8は、図7の実施形態にしたがう一受信器で複数の光OFDM信号を受信し処理するための手順を示すフローチャートである。ステップ802で、新しい信号トラフィックが受信器に到達する。新しい信号トラフィックは、たとえば、図7に示されている信号トラフィックAであり得る。幾つかの場合では、受信器はステップ802の直前にいかなるトラフィックも処理していなくても良い。ステップ804では、複数の並列プリプロセッサの一つが新しい信号トラフィックに割り当てられる。ステップ806では、割り当てられたプリプロセッサの適合フィルタがトラフィックに対して最適化される。最適化は、フィルタのパスバンドを、割り当てられたトラフィックの信号バンドを通過させる一方、他のバンドは退けることを許容するように設定することを含み得る。
【0053】
ステップ808では、割り当てられたトラフィックAを含む信号の周波数オフセットを補償する。周波数オフセットは、送信器レーザおよび局所振動レーザのランダムな周波数ドリフトにより引き起こされ得る。既知の方法が、周波数オフセットを補償するために用いられ得る。たとえば、ステップ808は、図7に関連してより詳細に論じられたように、適切なパイロット音の受信によって周波数オフセットを補償し得る。
【0054】
ステップ810では、割り当てられたトラフィックのシンボルタイミングに関する情報が取得される。図7に関連してより詳細に述べられたように、ステップ810はトラフィックのシンボルの開始タイミングに関する情報を取得することを含み得る。これは、たとえば、学習信号の方法により為され得る。
【0055】
ステップ811では、トラフィックAはシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換される。次に、ステップ812で、トラフィックAを含む信号は変調されたキャリア信号からトラフィック情報を抽出するために復調される。復調は離散フーリエ変換(DFT)または特にサイクリックプリフィックスを除去した後の高速フーリエ変換(FFT)の方法により実行され得る。計算上有効的なFFTを用いて信号を復調する能力は、他の多重化技術と比較したときに、OFDMの重要な利点である。
【0056】
814では、均一化およびキャリア位相復元は、図7に関連してより詳細に述べられたように、トラフィックの信号バンドからの並列出力データについて行われる。
【0057】
816では、受信器がトラフィックAを受信していて、処理している時間の間、新しいトラフィックは到達する。この新しいトラフィックは、たとえば、図7に示されている信号トラフィックBに対応しても良い。典型的に、後に到達しているトラフィックの信号バンドは、先に到達しているトラフィックの信号バンドと重ならない。
【0058】
816では、トラフィックBは、現在別のトラフィックを処理していない並列プリプロセッサに割り当てられる。ステップ818および820は、ステップ806および808に類似している。ステップ820では、トラフィックBに割り当てられたプリプロセッサの適合フィルタが、トラフィックに対して最適化される。ステップ822は、トラフィックBを含む信号での周波数オフセットを補償する。
【0059】
ステップ824では、トラフィックBは以前に存在している信号トラフィックに関してシンボル同期化される。図7に関連して記載されたように、シンボル同期化は、学習信号を用いて、トラフィックのそれぞれのシンボルタイミングを決定し得るし、あるトラフィックを他のものに関して遅延させて相対シンボルタイミングを揃えることを含み得る。
【0060】
プリプロセッシング後、ステップ826は稼働中のプリプロセッサからトラフィックAおよびトラフィックBを含む信号を結合する。ステップ826は、デジタル加算操作またはアナログ加算器など、任意の適切な結合器によって実行され得る。ステップ827では、トラフィックはシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換される。次に、ステップ828では、結合された信号は、復調前にパラレルデータに変換される。ステップ812でのように、復調は、サイクリックプリフィックスの除去の後、DFTまたはFFTの方法で実行され得る。
【0061】
830では、均一化およびキャリア位相復元は、結合されたトラフィックの信号バンドからの並列パラレル出力データについて実行される。
【0062】
本開示は、特定の実施形態を用いて記載してきたが、実施形態の変形および入れ替えは当業者には明らかであろう。したがって、実施形態の上の記載は本開示を限定しない。他の変更、代用、および変形が、以下のクレームによって定義されるような、本開示の趣旨および範囲を逸脱せずに可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号であって、前記トラフィックはガードバンドにより隣接トラフィックから分離されている光直交周波数分割多重信号を受信するための装置であって、
前記光直交周波数分割多重信号を電気的直交周波数分割多重信号に変換するように構成されたコヒーレント光検出器と、
複数の並列プリプロセッサであって、各々は、前記複数のトラフィックの一つを含む前記電気的直交周波数分割多重信号の部分を前処理するように構成された複数の並列プリプロセッサと、
前記電気的直交周波数分割多重信号の前記前処理された部分を結合するように構成された信号結合器と、
前記電気的直交周波数分割多重信号の前記前処理され結合された部分を処理するように構成されたプロセッサと、
前記電気的直交周波数分割多重信号の前記前処理され結合されおよび処理された部分の間の相対的位相のずれを補償するように構成された均一化およびキャリア位相復元モジュールと、
を含む装置。
【請求項2】
前記複数のプリプロセッサはさらに、
前記複数のトラフィックの一つを含む前記電気的直交周波数分割多重信号の部分を実質的に通過させ、一方、前記電気的直交周波数分割多重信号の他の部分を実質的に退けるように構成された適合フィルタと、
前記適合フィルタによって通過された前記電気的直交周波数分割多重信号の前記部分のキャリア周波数中のドリフトを補償するように構成された周波数オフセットモジュールと、
前記複数のトラフィックのシンボルタイミングを同期させるように構成された可変遅延シンボル同期モジュールと、
を含む、請求項1の装置。
【請求項3】
前記プロセッサはさらに、前記複数のトラフィックをシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換するように構成された、請求項2の装置。
【請求項4】
前記プロセッサはさらに、前記結合され前処理された電気的直交周波数分割多重信号を復調するように構成された、請求項3の装置。
【請求項5】
前記プロセッサはさらに、前記結合され前処理された電気的直交周波数分割多重信号を離散フーリエ変換の方法により復調するように構成された、請求項4の装置。
【請求項6】
前記離散フーリエ変換は高速フーリエ変換である、請求項5の装置。
【請求項7】
前記プロセッサはさらに、前記電気的直交周波数分割多重信号の前記結合され前処理された部分から直交周波数分割多重サイクリックプリフィックスを除去するように構成された、請求項6の装置。
【請求項8】
複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号であって、前記トラフィックはガードバンドにより隣接トラフィックから分離されている光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法であって、
前記光直交周波数分割多重信号を受信することと、
前記光直交周波数分割多重信号を電気的領域にダウンコンバートし、電気信号を取得することと、
前記電気信号をフィルタリングし、前記複数のトラフィックの第1を含む前記電気信号の第1の部分を取得することと、
第1の並列プリプロセッサで前記電気信号の前記第1の部分を前処理することと、
前記電気信号をフィルタリングし、前記複数のトラフィックの第2を含む前記電気信号の第2の部分を取得することと、
第2の並列プリプロセッサで前記電気信号の前記第2の部分を前処理することと、
結合された電気信号を生成するために、前記電気信号の前記前処理された第1の部分と前記電気信号の前記前処理された第2の部分を結合することと、
前記結合された電気信号を復調することと、
を含む方法。
【請求項9】
前記電気信号の前記第1の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記電気信号の前記第1の部分の周波数オフセットを補償することと、前記電気信号の前記第2の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記電気信号の前記第2の部分の周波数オフセットを補償すること、を含む請求項8の方法。
【請求項10】
前記電気信号の前記第1の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記複数のトラフィックの前記第1に関するシンボル同期情報を取得すること、を含む請求項9の方法。
【請求項11】
前記電気信号の前記第2の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記複数のトラフィックの前記第2のシンボルタイミングを前記複数のトラフィックの前記第1のシンボルタイミングに同期させることを含む、請求項10の方法。
【請求項12】
前記結合された電気信号を復調する前記ステップは、前記結合された電気信号を離散フーリエ変換に掛けることを含む、請求項11の方法。
【請求項13】
前記離散フーリエ変換は高速フーリエ変換アルゴリズムを用いて為される、請求項12の方法。
【請求項14】
複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号であって、前記トラフィックはガードバンドにより隣接トラフィックから分離されている光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法であって、
前記光直交周波数分割多重信号を受信することと、
前記光直交周波数分割多重信号を電気的領域にダウンコンバートし電気信号を取得することと、
前記電気信号をフィルタリングして前記複数のトラフィックの前記電気信号の各部分を取得することと、
複数の並列プリプロセッサの一つで前記電気信号の各部分を前処理することと、
前記電気信号の前記前処理された各部分を結合して、結合された電気信号を生成することと、
前記結合された電気信号を復調することと、
を含む方法。
【請求項1】
複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号であって、前記トラフィックはガードバンドにより隣接トラフィックから分離されている光直交周波数分割多重信号を受信するための装置であって、
前記光直交周波数分割多重信号を電気的直交周波数分割多重信号に変換するように構成されたコヒーレント光検出器と、
複数の並列プリプロセッサであって、各々は、前記複数のトラフィックの一つを含む前記電気的直交周波数分割多重信号の部分を前処理するように構成された複数の並列プリプロセッサと、
前記電気的直交周波数分割多重信号の前記前処理された部分を結合するように構成された信号結合器と、
前記電気的直交周波数分割多重信号の前記前処理され結合された部分を処理するように構成されたプロセッサと、
前記電気的直交周波数分割多重信号の前記前処理され結合されおよび処理された部分の間の相対的位相のずれを補償するように構成された均一化およびキャリア位相復元モジュールと、
を含む装置。
【請求項2】
前記複数のプリプロセッサはさらに、
前記複数のトラフィックの一つを含む前記電気的直交周波数分割多重信号の部分を実質的に通過させ、一方、前記電気的直交周波数分割多重信号の他の部分を実質的に退けるように構成された適合フィルタと、
前記適合フィルタによって通過された前記電気的直交周波数分割多重信号の前記部分のキャリア周波数中のドリフトを補償するように構成された周波数オフセットモジュールと、
前記複数のトラフィックのシンボルタイミングを同期させるように構成された可変遅延シンボル同期モジュールと、
を含む、請求項1の装置。
【請求項3】
前記プロセッサはさらに、前記複数のトラフィックをシリアルフォーマットからパラレルフォーマットに変換するように構成された、請求項2の装置。
【請求項4】
前記プロセッサはさらに、前記結合され前処理された電気的直交周波数分割多重信号を復調するように構成された、請求項3の装置。
【請求項5】
前記プロセッサはさらに、前記結合され前処理された電気的直交周波数分割多重信号を離散フーリエ変換の方法により復調するように構成された、請求項4の装置。
【請求項6】
前記離散フーリエ変換は高速フーリエ変換である、請求項5の装置。
【請求項7】
前記プロセッサはさらに、前記電気的直交周波数分割多重信号の前記結合され前処理された部分から直交周波数分割多重サイクリックプリフィックスを除去するように構成された、請求項6の装置。
【請求項8】
複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号であって、前記トラフィックはガードバンドにより隣接トラフィックから分離されている光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法であって、
前記光直交周波数分割多重信号を受信することと、
前記光直交周波数分割多重信号を電気的領域にダウンコンバートし、電気信号を取得することと、
前記電気信号をフィルタリングし、前記複数のトラフィックの第1を含む前記電気信号の第1の部分を取得することと、
第1の並列プリプロセッサで前記電気信号の前記第1の部分を前処理することと、
前記電気信号をフィルタリングし、前記複数のトラフィックの第2を含む前記電気信号の第2の部分を取得することと、
第2の並列プリプロセッサで前記電気信号の前記第2の部分を前処理することと、
結合された電気信号を生成するために、前記電気信号の前記前処理された第1の部分と前記電気信号の前記前処理された第2の部分を結合することと、
前記結合された電気信号を復調することと、
を含む方法。
【請求項9】
前記電気信号の前記第1の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記電気信号の前記第1の部分の周波数オフセットを補償することと、前記電気信号の前記第2の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記電気信号の前記第2の部分の周波数オフセットを補償すること、を含む請求項8の方法。
【請求項10】
前記電気信号の前記第1の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記複数のトラフィックの前記第1に関するシンボル同期情報を取得すること、を含む請求項9の方法。
【請求項11】
前記電気信号の前記第2の部分を前処理する前記ステップはさらに、前記複数のトラフィックの前記第2のシンボルタイミングを前記複数のトラフィックの前記第1のシンボルタイミングに同期させることを含む、請求項10の方法。
【請求項12】
前記結合された電気信号を復調する前記ステップは、前記結合された電気信号を離散フーリエ変換に掛けることを含む、請求項11の方法。
【請求項13】
前記離散フーリエ変換は高速フーリエ変換アルゴリズムを用いて為される、請求項12の方法。
【請求項14】
複数のトラフィックを含む光直交周波数分割多重信号であって、前記トラフィックはガードバンドにより隣接トラフィックから分離されている光直交周波数分割多重信号を受信し処理する方法であって、
前記光直交周波数分割多重信号を受信することと、
前記光直交周波数分割多重信号を電気的領域にダウンコンバートし電気信号を取得することと、
前記電気信号をフィルタリングして前記複数のトラフィックの前記電気信号の各部分を取得することと、
複数の並列プリプロセッサの一つで前記電気信号の各部分を前処理することと、
前記電気信号の前記前処理された各部分を結合して、結合された電気信号を生成することと、
前記結合された電気信号を復調することと、
を含む方法。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【公開番号】特開2013−17170(P2013−17170A)
【公開日】平成25年1月24日(2013.1.24)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−145932(P2012−145932)
【出願日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.BLUETOOTH
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月24日(2013.1.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−145932(P2012−145932)
【出願日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.BLUETOOTH
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
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